MXPA98002328A - Metodo y sistema para el tratamiento de una corriente de pozo desde un yacimiento petrolifero mar adentro - Google Patents

Abstract

Un proceso para tratar una corriente de pozo reducida desde un yacimiento petrolífero mar adentro, usando un barco que coopera con una boya submarina a la cual tanto el barco y las tuberías ascendentes desde el yacimiento se anclan. La corriente de pozo se hace pasar a una planta procesadora a bordo, en donde se separan uno de otro, el agua, el petróleo y el gas. El petróleo y el gas. El petróleo estabilizado o separado se almacena en tanques de almacenamiento, mientras que el gas separado se hace pasar a una planta de conversión a borde para la conversión del gas a petróleo crudo sintético y/o cera. También se describe una planta que comprende tal planta procesadora y tal planta de conversión comprendiendo por lo menos una unidad de gas de síntesis y una unidad de Fischer-Tropsch. La planta en su totalidad (planta procesadora y planta de conversión) se monta sobre correderas capaces de ser aseguradas de manera intercambiable con facilidad a la cubierta del barco. también se describe una planta de conversión como se mencionó, en donde la unidad de Fischer-Tropsch comprende por lo menos un reactor de columna de burbujeo de suspensión (reactor SBCR) que tiene una zona de reactor respuesta para contener una suspensión que consiste de productos líquidos, partículas de catalizador finamente divididas y gas de síntesis, cuyo reactor estádispuesto para la separación interna de productos líquidos desde la parte restante de la suspensión.

Description

MÉTODO Y SISTEMA PARA EL TRATAMIENTO DE UNA CORRIENTE DE POZO DESDE UN YACIMIENTO PETROLÍFERO MAR ADENTRO CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un proceso y a una planta para el tratamiento de una corriente de pozo producida desde un yacimiento petrolífero mar adentro. La invención también se refiere a un proceso para convertir un gas natural, especialmente un gas natural asociado, a un petróleo crudo sintético por medio de una síntesis de Fischer-Tropsc , particularmente un proceso que se va a efectuar mar adentro sobre un barco, una plataforma u otra instalación. La invención se refiere además a una planta para efectuar tal proceso, montada sobre correderas que se intercambian fácilmente, en especial para la instalación sobre un barco FPSO (FPSO= "Producción, Almacenamiento y Descarga Flotantes ") .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La producción de petróleo crudo desde un yacimiento petrolífero mar adentro requiere la separación de la corriente de pozo en agua, petróleo y gas . El gas natural que acompaña el petróleo crudo * producido en la corriente del pozo, y que con frecuencia se denomina "gas asociado" debe manipularse en una u otra forma después de la separación. Con frecuencia tal manipulación consiste en quemar el gas, o reinyectar el gas al yacimiento petrolífero, pero este también puede ser transportado a la costa para tratamiento adicional. El quemado se ha convertido en un método inaceptable para desechar el gas debido a que tal quemado representa un gasto de los recursos de hidrocarburos que disminuyen progresivamente y también es una fuente de contaminación del aire. La reinyección, la cual agrega costos a la producción del petróleo crudo, con frecuencia será inaceptable, tanto debido a los costos como a los efectos indeseados posibles sobre la producción de petróleo crudo desde el yacimiento. La tercera solución al problema, es decir la transportación del gas desde el yacimiento, por ejemplo a través de una tubería, para el tratamiento en una planta construida en tierra, en algunos casos de yacimientos lejanos será una solución costosa e impráctica.

La conversión del gas natural a gas sintético (CO + H2) y la conversión del último a • petróleo crudo sintético mediante la síntesis de Fischer- Tropsch es un proceso bien conocido por si mismo, cuyo proceso se ha descrito en una extensa literatura, véase por ejemplo G. A. Mills, "Status and future opportuni t ies for conversión of synthesis gas to liquid fuels", Fuel Vol. 73(8), pp . 1243-79 (1994), a finales de los años 80s, el proceso estuvo sujeto a un interés renovado, con el propósito de tratar el gas transportado a la costa desde los yacimientos de petróleo de mar adentro, es decir en Sudáfrica y Malasia. Sin embargo, hasta el mejor conocimiento de los inventores de la presente, cualquier planta que se basa en la tecnología de Fischer-Tropsch no se ha instalado aún mar adentro, por ejemplo sobre plataformas; plataforma autoelevadora ; unidades FPSO (FPSO = "Producción, Almacenamiento y Descarga Flotantes") incluyendo por ejemplo, barcos de producción y buques petroleros de abastecimiento; unidades FSU (FSU --"Unidad de Almacenamiento Flotante") , plataformas semisumergibles , etc. Recientemente, se ha sabido que los buques petroleros de abastecimiento que están dispuestos para conectarse a las boyas de carga submarinas que simultáneamente mantienen el barco anclado. Tales boyas de carga submarinas forman un punto de recolección para uno o más tubos ascendentes flexibles y umbilicales desde por ejemplo, un sistema de producción en el lecho marino. Las boyas están adaptadas para ser levantadas y aseguradas en el barco tópico, para establecer un sistema de transporte para los productos de petróleo desde el sistema en el lecho marino a por ejemplo los tanques de carga en el barco. Con esta técnica como punto de partida, se han desarrollado recientemente barcos los cuales mediante medios simples pueden cambiar entre operar como : a) un buque petrolero de abastecimiento que se conecta por sí mismo a una boya de carga submarina , b) un barco de almacenamiento que se conecta permanentemente a una boya de carga submarina, y que simultáneamente tiene un equipo de descarga en la popa del barco para descargar petróleo y c) un barco de producción que se conecta a una boya de carga submarina que comprende medios de eslabón giratorio.

Un barco de este tipo, que se basa en la cooperación entre una boya de carga anclada en la t parte interior sumergida que puede comprender una unidad de eslabón giratorio que tiene diversos cursos de tubería, se describe en la NO 940352. Próximo a su fin delantero el barco tiene un espacio receptor sumergido para recibir la boya submarina y una flecha de servicio que se extiende entre el espacio receptor y la cubierta del barco. La boya submarina tiene un miembro de flotación externo que se adapta para la introducción y la fijación liberable en el espacio receptor abierto hacia abajo sumergido en el barco, y un miembro central que se monta girablemente sobre el miembro externo y que se ancla al lecho marino y se conecta a por lo menos una línea de transferencia que se extiende desde un pozo de producción respectivo hasta la boya. Cuando la boya de este tipo se asegura en el espacio receptor en un barco, el barco se fija de manera rígida al miembro de flotación externo de la boya y es girable alrededor del miembro central de la boya que se ancla al lecho marino mediante un sistema de anclaje adecuado. Por lo tanto, la boya misma constituye un cuerpo giratorio o torreta alrededor de la cual el barco puede girar bajo la influencia de las corrientes del viento, las olas y el agua . Esta estructura de flotación comprende un número de ventajas sustanciales. El miembro central de la boya tiene un diámetro pequeño y una masa pequeña, de tal manera que un diámetro correspondientemente pequeño del cuerpo giratorio, es decir el miembro de flotación externo de la boya, se obtiene, y en consecuencia una masa giratoria pequeña y una resistencia giratoria. La conexión y desconexión entre el barco y la boya se puede efectuar en una forma simple y rápida, incluso en climas adversos con olas relativamente altas. Además, la boya puede permanecer conectada al barco en casi todos los climas, siendo posible una desconexión rápida si una limitación climática fuese excesiva . En un barco que se adapta para uso junto con la estructura de boya antes mencionada, el espacio receptor y la flecha dispuesta por arriba, como se mencionó, están dispuestos de manera adecuada en la porción de arco del barco. Esto permite una reconstrucción relativamente simple y razonable de los barcos existentes para la adaptación a tal sistema de carga de boya, para uso por ejemplo, como buque petrolero de abastecimien o. La combinación de un espacio receptor sumergido y una flecha que se - extiende entre el espacio receptor y la cubierta del barco, permite además un sistema que brinda una alta seguridad durante la operación y un bajo riesgo para derrames contaminantes. Para una descripción más aproximada de la estructura de boya antes mencionada y de un barco del tipo antes mencionado, puede hacerse referencia a las solicitudes de patente internacional Nos. PCT/NO92/-00054 , PCT/NO92 / 00055 y PCT/N092 / 00056. Una adaptación ventajosa de tal sistema de carga de boya para la producción de gas y petróleo mar adentro se describe en la NO 922043. En la modalidad descrita en la misma, el sistema comprende una unidad de eslabón giratorio que está dispuesta para ser bajada o subida desde una posición de operación en el extremo inferior de la flecha y para conectarse en la posición de operación a un sistema de tubería en el barco. La unidad de eslabón giratorio comprende miembros de eslabón giratorio mutuamente girables interno y externo. En el extremo superior de la boya se proporciona una unidad de acoplamiento o conector en el cual el número tópico de líneas de transferencia se termina, y esta unidad de acoplamiento se adapta para la conexión a la desconexión respectivamente de, una unidad de acoplamiento correspondiente en el lado inferior de la unidad de eslabón giratorio. En una modalidad ventajosa del sistema, la unidad de eslabón giratorio se coloca sobre una herramienta elevadora y de descenso que se monta deslizablemente en medios de riel de guía que se extienden entre los extremos superior e inferior de la flecha. La unidad de eslabón giratorio con su conector o unidad acopladora, pueden colocarse con ello en una forma simple en la posición correcta en un espacio de acoplamiento o compartimiento en el extremo inferior de la flecha. Como la mayoría de los componentes críticos, las unidades de eslabón giratorio y de acoplamiento serán accesibles con facilidad para el mantenimiento o reemplazo. La conexión a, y la desconexión de las líneas de transferencia de la boya pueden efectuarse como una operación de una etapa individual, con válvulas de cierre automáticas en ambos lados de las unidades de acoplamiento. El movimiento vertical de la unidad de eslabón giratorio en la conexión y la desconexión puede ser absorbida de manera conveniente mediante tubos flexibles que se ajustan a ángulos rectos respecto al eje de la unidad de eslabón giratorio. Una ventaja sustancial de este sistema, es que brinda dimensiones del sistema pequeñas, debido al uso de la boya especial que constituye por sí misma un cuerpo giratorio. Esto da por resultado ahorro de peso y un volumen de equipo reducido, lo que da costos substancialmente reducidos. Tal sistema requerirá una reconstrucción mínima de los buques petroleros de abastecimiento que se adaptan para el sistema de carga de boya antes mencionado, para la transición a barcos de producción. Con un barco de producción tal, también podrán efectuarse operaciones de acuerdo a la estación, además de una producción continúa desde los yacimientos marginales, y también la producción de prueba. El barco puede por ejemplo usarse para la producción de prueba durante los meses de verano en un período que tiene un posible exceso de buques petroleros de abastecimiento. Como resultado del hecho de que la timonera del barco y su cuarto de máquinas se colocan en la porción de arco del barco y la flecha de servicio arriba desde el espacio receptor del barco, se coloca justo por detrás de la timonera, la flecha de servicio estará bajo el sotavento de la timonera. Además de la seguridad que esto brinda a la tripulación que va a efectuar labores en la flecha, con esta disposición se obtiene una gran área de cubierta desde la parte posterior de la timonera y hacia atrás, hacia el área de cubierta posterior. Cuando el barco se va a usar como un barco de producción, podrá usarse esta área para el equipo de proceso necesario y para el equipo para el control del pozo . Debido a que el barco será capaz de cambiar entre diferentes campos de actividad, es preferible que toda la instalación del proceso se divida en módulos portátiles menores. Un barco como el antes descrito será muy adecuado como un vehículo para una planta para conversión de gas natural asociado a por ejemplo petróleo crudo sintético o cera. Además, tal disposición dará lugar a ventajas que resultan del sistema de unidad de eslabón giratorio que también es adecuado para uso, junto con inyección de agua, operación de plantas de purificación de agua, estimulación de pozo, etc., que permite un alto grado de flexibilidad en la utilización del barco. El sistema también será adecuado para uso en aguas llenas de hielo a la deriva y témpanos de hielo flotantes, ya que permite la rápida desconexión t cuando es necesario, sin el riesgo de causar daño a la boya sumergida. Como se mencionó en la introducción, los inventores de la presente no tienen conocimiento de ninguna planta mar adentro que se haya basado en la tecnología de Fischer-Tropsch . Sin embargo, las plantas de conversión de gas modulares o los sistemas para la conversión del gas asociado o el gas remoto a petróleo crudo sintético para la instalación en barcos, plataformas mar adentro y otras instalaciones mar adentro, se han descrito, véase Dr. David D.J. Antia y Dr. Duncan Seedon "Exploiting New Opportuni t ies for Cost Reduction and Addittion of Valué throug Conversión of Offshore Gas to Crude Oil", presentada en SECONS 1994 (Strategy and Economics in the North Sea), London, 28-29 noviembre de 1994. En la publicación antes mencionada, se describen plantas o sistemas de conversión de gas modulares que pueden conectarse a nuevos y ya existentes sistemas de producción de mar adentro. Las plantas modulares son útiles para convertir gas natural a petróleo crudo sintético, cera o metanol.

La publicación se enfoca en particular en las plantas para uso sobre yacimientos que producen de 5 a 50 MMXF/D (0.14-1.42 Mill.m3/día) de gas asociado. Se evalúan en este artículo dos tipos de plantas: (a) plantas diseñadas para restar valor a partir del gas antes de reinyectarlo al yacimiento, y (b) plantas diseñadas para un tratamiento completo del gas mediante la conversión del mismo a productos más fácilmente manejables y valiosos para evitar el quemado, la reinyección o la exportación del gas . En ambos tipos de plantas, el proceso comprende dos etapas principales: (1) el gas natural se convierte a un gas sintético compuesto por una mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno y bióxido de carbono en una unidad de oxidación particular, y (2) el gas de síntesis se convierte a un petróleo crudo sintético en un reactor de Fischer-Tropsch (reactor FT) . Se dice que el proceso es un proceso flexible que permite el cambio durante la operación, a otros productos finales que varían desde condensado ligero a cera microcristalina. El equipo para las dos etapas del proceso puede disponerse en módulos montados sobre corredores separados o grupos de módulos. Se dice que el montaje de la planta sobre una base de * módulos proporciona una flexibilidad que se refleja por ejemplo, por la capacidad de la planta para ser elevada de grado o degradada según se requiera, o por la capacidad de la planta para ser operada por corrientes paralelas produciendo diferentes productos, por ejemplo petróleo crudo sintético, cera y metanol . Para la producción de un gas de síntesis a partir del gas natural en la primera etapa del proceso, se tratan varios métodos en la publicación de Antia et al. Los más importantes de los mismos son la oxidación parcial, la reformación de vapor, la reformación catalítica autotérmica, y la reformación combinada. La oxidación parcial se prefiere en cuanto a la eficiencia del proceso, costo, la flexibilidad de la composición del producto, el tamaño de la planta, el rendimiento del producto, la logística y la economía. Para la producción de petróleo crudo sintético y/o cera en la segunda etapa del proceso, es decir la síntesis de FT, pueden usarse un número de diferentes tipos de reactores, es decir reactores MTFB, que son reactores de lecho fijos mul itubulares (MTFB = "Lecho Fijo Muí ti tubular" ) , reactores de lecho fluidizado, reactores de lecho t anular, reactores con combustible en suspensión y reactores isotérmicos de Linde. Entre estos reactores, Antia et al. prefiere el reactor de MTFB en cuanto a que, se ha probado es barato y flexible al ser capaz de ser operado sobre un amplio régimen de temperatura. La publicación afirma que el reactor con combustible en suspensión ha sido investigado extensivamente, pero no ha sido probado comercialmente . El reactor FT utiliza catalizadores de acero, cobalto o rutenio. Se dice que todos estos tipos de catalizadores son capaces de crear productos que varían en composición desde condensados ligeros a petróleos parafínicos pesados o ceras microcristalinas o parafínicas. Por lo tanto, aunque gran parte de las bases se han expuesto para una manipulación económicamente justificable e indulgente desde el punto de vista ambiental del gas natural, asociado mediante la conversión del mismo a productos valiosos y más fácilmente manejables, aún existe la necesidad de soluciones mejoradas para lograr una operación más segura y más redituable.

De ninguna manera el reactor MTFB antes mencionado, considerado por Antia et al. por ser el ? reactor preferido para uso en la síntesis de FT, esta afectado con desventaja debido a su gran peso, un diseño costoso y complicado y un régimen estrecho de temperaturas de operación. Con el fin de mantener la caída de presión a través del lecho del catalizador del reactor MTFB a un nivel aceptable, deben usarse grandes partículas de catalizador, lo que ocasiona restricciones de difusión. Por esa razón y debido al difícil control de temperatura en el reactor, la conversión por pasos del gas de síntesis es menor de lo que se habría deseado. Además, el reemplazo del catalizador es complicado con este tipo de reactor y el reactor no es adecuado para catalizadores altamente activos.

Objetos de la invención Contra los antecedentes anteriores, un objeto de la invención es proporcionar un proceso de una planta para tratar a bordo de un barco una corriente de pozo producida desde un yacimiento petrolífero mar adentro, usando un barco en cooperación con una boya submarina a la cual se anclan tanto el barco como los tubos ascendentes desde el yacimiento.

Un objeto adicional de la invención es proporcionar un proceso para la conversión de un gas " natural, en especial un gas natural asociado a un petróleo crudo sintético y/o cera, cuyo proceso es adecuado para adecuarse en ubicaciones con un espacio limitado, por ejemplo mar adentro sobre un barco, una plataforma u otra instalación. Otro objeto de la invención es proporcionar una planta simple, compacta y operativamente confiable para la conversión de un gas natural a un petróleo crudo sintético y/o cera. Más particularmente, un objeto es proporcionar tal planta para la conversión de un gas natural asociado montada sobre correderas capaces de ser aseguradas de manera intercambiable con facilidad a un barco, una plataforma mar adentro u otra instalación mar adentro, en especial un barco FPSO (FPSO "Producción, Almacenamiento y Descarga Flotantes") . Un objeto adicional es proporcionar una planta del tipo antes mencionado, que puede reajustarse con facilidad para la producción de productos que tienen diferentes especificaciones, y que también puede reajustarse con facilidad con respecto a su capacidad de producción BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un proceso para el tratamiento a bordo de un barco de una corriente producida desde un yacimiento petrolífero mar adentro, usando un barco en cooperación con una boya submarina en la cual se anclan tanto el barco como las prolongaciones de la tubería de revestimiento desde el yacimiento, una unidad de eslabón giratorio que está dispuesta en el barco por arriba de la boya. El proceso se caracteriza por las etapas de hacer pasar la corriente de pozo a una planta procesadora montada sobre correderas fácilmente intercambiables aseguradas a la cubierta del barco sobre cualquier lado de un casillero de tuberías centralmente ubicado longitudinalmente en el barco; separar el agua, el petróleo y el gas uno del otro en tal planta procesadora; almacenar el petróleo estabilizado separado en por lo menos algunos de los tanques de almacenamien o de los barcos; y hacer pasar el gas separado a una planta para la conversión del gas a petróleo crudo sintético y/o cera que se almacena después en tanques de almacenamiento en el barco, el petróleo crudo sintético siendo mezclado opcionalmente con el petróleo es abilizado. De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona una planta para el tratamiento de una corriente de pozo producida desde un yacimiento petrolífero mar adentro, cuya planta está dispuesta para la instalación a bordo de un barco y comprende una planta procesadora en la cual el agua, petróleo y el gas se separan uno del otro. La planta se caracteriza porque también comprende una planta para la conversión de gas separado a petróleo crudo sintético y/o cera, tal planta de conversión comprende por lo menos una unidad de gas de síntesis y una unidad de Fischer-Tropsch , y la planta total (planta procesadora y planta de conversión) se monta sobre correderas capaces de ser aseguradas de manera intercambiable con facilidad a la cubierta del barco. De . acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un proceso - especialmente para efectuarse mar adentro sobre un barco, una plataforma u otra instalación -para la conversión de un gas natural, en especial un gas asociado, a un petróleo crudo sintético y/o cera en dos etapas, en donde (1) el gas natural se convierte a un gas de síntesis que consiste de una mezcla de monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrógeno en una - unidad de gas de síntesis y (2)el gas de síntesis se convierte a un petróleo crudo sintético y/o cera en una síntesis de Fischer-Tropsc . El proceso se caracteriza porque el gas de síntesis desde la etapa (l) para efectuar la síntesis de Fischer-Tropsch, en una suspensión que consiste de productos líquidos, partículas de catalizador finamente dividas del gas de síntesis, a una zona de reacción en un reactor de columna de burbujeo de suspensión (reactor SBCR) en donde se efectúa una separación interna de los productos líquidos de la parte restante de la suspensión . En una modalidad preferida de este proceso el gas de síntesis desde la etapa (1) después del enfriamiento y la separación del agua, se introduce en la parte inferior de la zona de reacción en el reactor de columna de burbujeo de suspensión, tal zona de reacción estando dispuesta para acomodar la suspensión que consiste de productos líquidos, partículas de catalizador finamente divididas y gas de síntesis suministrado, y para acomodar un volumen de gas por arriba de la fase de suspensión,- el producto líquido se separa de la parte restante de la suspensión por medio de una sección de filtración que incluye un alojamiento y un elemento de filtro " que juntos definen una zona de filtrado que tiene una salida para el filtrado del producto, tal elemento de filtro estando dispuesto para estar en contacto con la suspensión en la zona de reacción; la comunicación de fluidos se establece entre la zona de filtrado y la porción de la zona de reacción que contiene el volumen de gas arriba de la fase de suspensión; y se establece un diferencial de presión medio a través del elemento de filtro. De acuerdo con algún otro aspecto de la invención, se proporciona una planta para la conversión de un gas natural, en especial un gas natural asociado a un petróleo crudo sintético y/o cera en dos etapas, en donde (1) el gas natural se convierte a un gas de síntesis que consiste de una mezcla de monóxido de carbono, bióxido de carbono e hidrógeno en una unidad de gas de síntesis, y (2) el gas de síntesis desde la unidad se convierte a un petróleo crudo sintético y/o cera en una unidad de Fischer-Tropsch. La planta se caracteriza porque la unidad de Fischer-Tropsch comprende uno o más reactores de burbujeo de suspensión (reactores SBCR) cada uno comprendiendo una zona de reactor dispuesta para contener una suspensión que consiste de productos líquidos, partículas de catalizador finamente divididas y gas de síntesis; y porque el reactor o reactores se disponen para separar internamente los productos líquidos de la parte restante de la suspensión. En una modalidad preferida, la planta se caracteriza porque cada reactor de columna de burbujeo de suspensión comprende: un barco que define una zona de reacción dispuesta para acomodar tanto la fase de suspensión como un volumen de gas por arriba de la fase de suspensión; medios para introducir el gas de síntesis en la fase de suspensión en la región inferior del barco; una sección de filtrado dispuesta para separar productos líquidos de la fase de suspensión, incluyendo un alojamiento que por lo menos rodea parcialmente el barco, y un elemento de filtro que junto con tal alojamiento define una zona de filtrado que tiene una salida para el filtrado del producto, tal elemento de filtro estando dispuesto para estar en contacto con la suspensión en la zona de suspensión; medios que establecen comunicación de fluidos entre la zona de filtrado y aquella parte de la zona de reacción que durante el uso será ocupada por el volumen de gas por arriba de la fase de suspensión,- y medios para establecer un diferencial de presión y medio a través del elemento de filtro. En las modalidades preferidas, la planta se monta sobre correderas que pueden asegurarse de manera intercambiable con facilidad a un barco, una plataforma mar a dentro u otra instalación mar adentro, en especial un barco FPSO (FPSO = Producción, Almacenamiento y Descarga Flotante") : BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de flujo simplificado para una modalidad de proceso de la invención . La Figura 2 es una sección esquemática a través de un reactor de columna de burbujeo de suspensión para uso en la unidad de síntesis FT en el proceso de la invención. La Figura 3 es una vista en perspectiva, parcialmente en sección de un barco de carga y de producción que tiene un sistema de carga de boya para cargar hidrocarburos, y que tiene un espacio para la instalación de una planta para efectuar el proceso de la invención.

La Figura 4 es una vista en perspectiva de un barco de producción que tiene una planta modular t de la invención montada a bordo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los aspectos principales de una modalidad preferida de un proceso de dos etapas y una planta de acuerdo con la invención para la conversión de un gas natural, en especial de un gas natural asociado, a un petróleo crudo sintético y/o cera se describirán ahora con referencia a la Figura 1 anexa. Se calienta a aproximadamente 400°C un gas asociado a una presión de aproximadamente 40 bar y se introduce en una torre 1 de absorción, en donde el azufre, que estará presente en la forma de H2S únicamente, se absorbe en un lecho de partículas de ZnO. El gas desulfurado desde la torre de absorción se mezcla con vapor y la mezcla se calienta a aproximadamente 500°C y se introduce a un reformador 2 autotérmico. El oxígeno extraído del aire se mezcla con el vapor y se introduce a aproximadamente 300°C en el reformador autotérmico. También se introduce en el reformador un gas de recirculación de la síntesis de FT, calentado alrededor de 300°C.

El reformador autotérmico comprende un calentador en donde los reactivos se mezclan, una zona de combustión en donde los hidrocarburos se queman con oxígeno para CO y H20, un zona térmica y una zona rellena de catalizador subsecuente en donde los hidrocarburos restantes y el agua se convierten a CO y H2 , y en donde el equilibrio entre CO y H20 por una parte y el equilibrio entre C02 y H2 por la otra se establece (la reacción de desplazamiento de gas de agua) . Las relaciones entre los reactivos y otras condiciones de reacción, se ajustan para lograr una relación molar de H2 y CO en la escala de 1.6:1 a 2.0:1 en la salida desde el reformador 2 autotérmico . El gas de síntesis extraído del reformador autotérmico se enfría rápidamente a aproximadamente 300°C mediante la inyección directa de agua en el gas. El gas de síntesis se enfría además en un intercambiador de calor y se separa el agua del mismo (no se muestra) . El gas de síntesis se introduce después a aproximadamente 200°C en la unidad de síntesis de FT, que en la planta ilustrada en la figura está compuesta por dos reactores 3. Los componentes de gas de síntesis reaccionan uno con el otro en un proceso exotérmico para formar hidrocarburos y agua. Los reactores FT son del tipo de reactor de columna de burbujeo de suspensión ("Reactor de Columna de Burbujeo de Suspensión" = SBCR) , y se emplea un catalizador basado en CO soportados sobre un vehículo de alúmina. El término "suspensión" tal como se usa en la presente, designa una mezcla de tres fases de partículas de catalizador sólido, hidrocarburos líquidos que consisten de productos a partir de la síntesis de FT, y gas que consiste de reactivos que no han hecho reacción e hidrocarburos gaseosos formados en la síntesis de FT . El exceso de calor se retira mediante intercambio de calor con agua que se hace circular a través de los tubos intercambiadores de calor dispuestos dentro de los reactores 3 SBCR. Los hidrocarburos saldrán tanto en la fase gaseosa como en la fase líquida bajo las condiciones de reacción, que incluyen una temperatura de aproximadamente 230°C. El gas de síntesis que no ha hecho reacción y el producto de hidrocarburos gaseosos se extraen desde la parte superior de los reactores 3. Un sistema de filtros dispuestos en la parte superior del reactor, separa el catalizador de los productos líquidos .

Los productos gaseosos de los reactores 3 se enfrían (no se muestra) y se introducen en una unidad 4 de separación para separar el agua y una corriente de líquido que consiste de petróleo crudo sintético siendo el producto deseado. Se hace recircular una porción del agua separada a la entrada del reformador 2. Una porción del gas no condensado extraído de la unidad 4 de separación se hace recircular a la entrada del reformador 2, al tiempo que la porción restante de este gas puede usarse como un gas combustible para calentar la alimentación al reformador autotérmico y/o puede usarse para producción de potencia en generadores eléctricos o para la producción de agua fresca proveniente de agua marina. También es posible utilizar las porciones de este gas condensado para propósitos de inyección. Los dos reactores 3 de SBCR mostrados en la figura se conectan en serie, pero también pueden conectarse en paralelo, lo que en la figura se sugiere mediante las líneas punteadas. Cuando los reactores se conectan en serie, la reacción del agua y los hidrocarburos líquidos (C5 + ) , puede retirarse adecuadamente desde la corriente descendente del producto del primer reactor con el fin de mejorar la eficiencia del segundo reactor. Si se desea, cada uno de los reactores 3 puede hacerse funcionar por separado . Cualquier catalizador adecuado para uso en una síntesis de Fischer-Tropsch para la producción de petróleo crudo sintético y/o cera puede utilizarse en los reactores de SBCR en la planta de la invención, por ejemplo, uno de los catalizadores de acero, cobalto, níquel o rutenio previamente conocidos para tal uso. Un catalizador preferido es un catalizador de cobalto- renio soportado sobre un vehículo de alúmina. El catalizador puede ser promovido opcionalmente por medio de un metal del grupo de los metales de tierra rara. A manera de ejemplo, puede utilizarse un catalizador de cobalto-renio que contiene 20% en peso de Co y 1% en peso de Re sobre ?-Al203. Tal catalizador se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 4,801,573 y puede prepararse mediante la impregnación de ?-Al203 con una solución acuosa de Co(N03)2 6H20 y HRe04 de acuerdo con el método de humedad incipiente. Usando los catalizadores de FT preferidos se puede lograr más de 85% de conversión por pasos de CO (se puede lograr hasta 98%) , una selectividad de C5+ > 88% y una probabilidad de polimerización a de acuerdo con la distribución de Anderson- S chul z -Flory de 0.9-0.95. Una combinación de los catalizadores preferidos y los reactores de SBCR descritos da una selectividad de C5+ alta, una alta conversión por pasos de CO, actividad y regenerabi 1 idad estable del catalizador de FT . En un proceso de reformación autotérmico tal como el empleado en la planta antes descrita de la invención, se usa una combinación de oxidación parcial y reformación de vapor adiabática. El gas de producto sale en un equilibrio químico a la temperatura de la salida del reactor, cuya temperatura se determina mediante la temperatura de entrada y el incremento de la temperatura adiabática. El proceso se efectúa en un reactor de lecho fijo. La reformación autotérmica requiere menos equipo que la reformación de vapor convencional y es un proceso flexible capaz de producir la síntesis de gas de composición que varía dependiendo de los ajustes de las condiciones de operación . Para producir el gas de síntesis a partir del gas natural suministrado a la planta, pueden emplearse incluso otras modalidades del proceso de reformación, tales como reformación de vapor; reformación combinada, que consiste en una reformación de vapor y una reformación autotérmica subsecuente; una reformación combinada con pre-reformación; oxidación parcial; y reformación de gas caliente que consiste en una reformación autotérmica y una reformación de vapor subsecuente. Otras opciones pueden ser una reformación autotérmica combinada, o una reformación en un sistema de intercambio de calor- ref ormador de Kellogg.

El reactor de columna de burbujeo de suspensión (SBCR) Entre los reactores del sistema de tres fases en uso en las plantas de Fi scher- Tropschs , que se encuentran en tierra firme, se hará mención de los reactores con combustible en suspensión mecánicamente agitados, y los reactores de columna de burbujeo de suspensión y circuito. Todos estos emplean pequeñas partículas de catalizador dispersas en el líquido. Por lo tanto, para la mayoría de las aplicaciones, el líquido tendrá que ser separado de la suspensión para retirar los productos líquidos o para propósitos de regeneración de catalizador.

La operación de los reactores de columna de burbujeo de suspensión es simple, ya que se evitan las partes que se mueven mecánicamente. Por lo tanto, y debido a la baja resistencia de difusión y la eficiente ransferencia de calor, estos reactores son atractivos para muchos procesos industriales. Sin embargo, la separación de sol ido - 1 íquido usualmente se efectúa fuera del reactor en elaborados sistemas de filtrado y asentamiento. La suspensión de catalizador va a ser reciclado respecto al reactor, en ocasiones con el uso de una bomba de suspensión. Por lo tanto, pueden encontrarse severos problemas en la operación continua de los reactores de columna de burbujeo de suspensión . Un reporte reciente, publicado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos trata la cuestión de la separación de cat al i zador / cera en los sistemas de reactor con combustible en suspensión de Fischer-Tropsch. El reporte concluye: "Filtros internos sumergidos en el reactor con combustible en suspensión, tal como se usan en algunas unidades de escala de banco o escala piloto, no funcionan exitosamente debido a las dificultades operativas. Un reactor con una sección de su pared como un filtro puede hacerse funcionar para una planta piloto, pero no es práctico para los reactores comerciales. Los filtros internos están sujetos a riesgos de taponamiento, puede causar la terminación prematura del funcionamiento, y a las plantas comerciales no se les permite tomar oportunidades . El reporte afirma además que un filtro interno dentro de la suspensión de reacción se ha ampliado en un proyecto de investigación. Sin embargo, aunque el flujo del filtrado fue posible inicialmente empleando una diferencia de presión, el filtro rápidamente queda obstruido y se concluyó que la operación continua no sería práctica y que para una operación de escala comercial, sería necesario efectuar la separación de sol ido/ 1 íquido fuera del reactor . Sin embargo, el desarrollo reciente del reactor de columna de burbujeo de suspensión efectuado por los solicitantes y descrito entre otros en la solicitud de patente internacional PCT/NO/94/00023 , han mostrado que contrario a esta enseñanza es posible proporcionar un sistema de reacción continua para una síntesis de Fischer-Tropsch, en el cual no es necesario efectuar la separación de sólido / 1 íquido en una unidad de filtro e "terna, y en el cual puede lograrse un régimen de flujo suficientemente alto del filtrado para la operación comercial. Un reactor de columna de burbujeo de suspensión para tal sistema de reacción continua para una síntesis de Fischer-Tropsch, que es muy adecuado para uso en la planta de la invención, es un reactor en el cual se separa un producto líquido de una fase de suspensión que contiene catalizador finamente dividido en un medio líquido, el reactor comprendiendo: un barco que define una zona de reacción acoplada para acomodar a la fase de suspensión y un volumen de gas por arriba de la fase de suspensión,- medios para introducir el gas de síntesis en la fase de suspensión en la región inferior del barco,- una sección de filtrado dispuesta para separar el producto líquido de la fase de suspensión, incluyendo un alojamiento que por lo menos rodea parcialmente el barco, y un elemento de filtro que junto con tal alojamiento define una zona de filtrado que tiene una salida para el filtrado de producto, el elemento de filtro estando dispuesto para estar en contacto con la suspensión en la zona de suspensión; medios que establecen comunicación fluida entre la zona de filtrado y aquella parte de la zona de reacción que durante el uso va a ser ocupada por el volumen de gas por arriba de la superficie de suspensión,- y medios para establecer una diferencia de presión media a través del elemento de filtro. Se ha descubierto que la comunicación entre la zona de filtrado y la zona de reacción que se logra mediante el diseño antes descrito del reactor, evita el desarrollo de material sólido en el elemento de filtro. Se cree que el mecanismo es de la manera siguiente: El movimiento turbulento de la suspensión, como burbujas de gas que pasan a través del mismo, causan fluctuaciones u oscilaciones en la presión en el elemento de filtro. La comunicación de fluido entre la zona de reacción y la zona de filtrado, facilita o mejora estas fluctuaciones u oscilaciones de presión. Tal sistema es por lo tanto relativamente simple y sin embargo efectivo. La etapa de separación, que por lo general se considera par icularmente problemática, se logra sin la complicación indebida, y bajo las condiciones de operación adecuadas, el elemento de filtro se aut o 1 impi a .

Las importantes ventajas logradas con tal reactor de SBCR en comparación con un reactor de MTFB son entre otras las siguientes: Puede lograrse un control técnico mejorado de la reacción de FT exotérmica mediante el uso de intercam iadores de calor efectivos integrados en el reactor. El control térmico mejorado permite una alta productividad tanto para el catalizador como para el reactor. - El reactor es compacto y simple, con pocas partes dentro del reactor. Los costos de instalación del reactor son 50-70% menores que aquellos de los reactores de lecho fijo (reactores MTFB) . Se efectúa una separación interna del catalizador desde el producto de FT, que elimina la necesidad de equipo para separación externa del cat al i zador . Debido a que el catalizador se suspende en una suspensión en el reactor, es posible bajo la operación un reemplazo continuo del catalizador. Debido a que el catalizador contiene una suspensión de partículas de catalizador pequeñas es muy adecuado para el uso de catalizadores altamente ac ivos .

No es menos importante la alta flexibilidad exhibida por el reactor de SBCR con respecto a la temperatura de operación, la composición del producto, las situaciones de productividad y de operación . La velocidad lineal del gas, la concentración del catalizador y la temperatura pueden variarse en un reactor de SBCR sin ningún problema de operación mayor. Por lo tanto, tanto la cantidad producida como la conversión por pasos puede variarse. En un reactor de MTFB, sin embargo, es necesario mantener muy altas las velocidades lineales de gas para lograr una transferencia de calor favorable entre el lecho del catalizador fijo y la pared del reactor. Por lo tanto, el grado de conversión y la cantidad producida no pueden variarse en gran medida. La composición del producto (la relación de cera respecto al líquido) puede variarse dentro de límites amplios en un reactor de SBCR cambiando la temperatura del reactor. Esto no puede hacerse en un reactor de MTFB porque la velocidad de reacción (para un catalizador dado) se determina por el equilibrio de calor. Primeramente, por lo tanto el reactor de MTFB solo puede usarse en la escala inferior de temperatura, por ejemplo en la escala de ISO a 220°C, es decir en una escala que da una relación alta de cera a líquido. Es cierto que incluso para el reactor de SBCR, la velocidad de reacción por unidad del volumen de reactor efectivo se determina mediante el equilibrio de calor, pero en este caso, puede mantenerse una producción de calor constante mediante un cambio simultáneo en la concentración de catalizador. Un reactor de SBCR será más fuerte que un reactor de MTFB en las situaciones de operación no previstas tales como por ejemplo una parada total en el suministro de alimentación de gas natural a la unidad de síntesis de la planta. Para un reactor de SBCR esto no representará problemas mayores ya que la fase líquida que está presente en un reactor de SBCR tiene una capacidad de calor muy alta y por lo tanto amortiguará en forma efectiva las variaciones de temperatura así como otros disturbios operativos posibles. Por lo tanto, tendrá que inundarse con un gas inerte un reactor de MTFB para evitar daños al catalizador debido a la temperatura excesiva. Cuando se inician nuevamente las operaciones en la planta, el catalizador en un reactor de SBCR simplemente volverá a suspenderse cuando se inicia la alimentación de gas de síntesis, mientras que un reactor de MTFB requerirá un proceso de inicio mas amplio para evitar aumentos de temperatura no controlados . La Figura 2 muestra esquemáticamente una modalidad adecuada de un reactor 11 de columna de burbujeo de suspensión, incluyendo un barco 12 de reactor y una sección 13 de filtración. El barco 12 de reactor incluye una sección 14 generalmente tubular y sobre ésta, una porción 15 en forma de cono invertido. La sección 14 tubular define la zona 20 de suspensión en la cual una suspensión de catalizadores finamente divididos en un medio líquido de por ejemplo hidrocarburo producto se acomoda. La porción 15 en forma de cono actúa como una cámara de expansión para evitar que la suspensión forme espuma y define un espacio 16 de gas por arriba de la zona de reacción. La porción 15 en forma de cono puede contener medios adicionales (no se muestran) para romper o reducir la formación de espuma . En la parte inferior del barco 12, hay una entrada 17 de gas y un distribuidor 18 de gas a través del cual el gas puede introducirse a la zona de suspensión. En la parte superior del barco 12, hay una salida 19 de gas desde el espacio 16 de gas. Se localiza una serie de tubos 21 de transferencia de calor dentro del barco de reactor extendiéndose entre una entrada 22 común y una salida 23 común para un medio de intercambio de calor. El aparato 11 será controlado por medio de un gran número de traductores, fugas cont roladoras , bombas, etc., uno de los cuales (un detector de presión o de temperatura) se indica a manera de ejemplo en 24. La sección 13 de filtración comprende un alojamiento 25 anular que rodea el barco 12 justo por debajo de la porción 15 en forma de cono. Dentro del alojamiento 25, una parte de la pared del barco se compone de metal sintetizado y por lo tanto constituye un elemento 26 de filtro. Las partes 27 no porosas de la pared del barco se extienden en el alojamiento 25 en la parte superior e inferior del alojamiento. El alojamiento 25 y la pared del barco definen de manera efectiva una zona 28 de filtrado y por arriba de la misma, un espacio 29 de gas. Una salida desde la zona 28 de filtrado sirve como un dispositivo de nivel constante para el filtrado. Una tubería 31 se extiende hacia arriba desde una abertura 32 de salida cerca de la parte inferior del alojamiento 25. Una sección 33 de conexión horizontal define el nivel 34 del filtrado en la zona 28 del filtrado y se extiende hacia abajo a una válvula 35 de salida. La válvula se abre para vaciar el producto líquido acumulado en la extremidad descendente de la tubería. Desde luego, la extremidad descendente puede ser reemplazada por un tanque de sujeción para el producto líquido. La tubería 31 de salida se llena con producto líquido entre la abertura 32 y la sección 33 horizontal. Un tubo 38 de comunicación conecta los dos espacios 19 y 26 de gas. El tubo 38 tiene una válvula 39. El tubo 30 de comunicación también se conecta a la tubería 31 proporcionando así comunicación de fluido entre los espacios 16, 19 de gas y la tubería 31 de salida. El alojamiento 25 también tiene una entrada 36 cerca de la parte superior con una válvula 37. Durante la operación, los reactivos gaseosos se introducen en la suspensión del catalizador y el producto líquido a través del distribuidor 18 de gas, manteniendo las partículas de catalizador en suspensión. La temperatura correcta para la reacción se mantiene por medio de diversos detectores, por ejemplo 24 y el sistema 21, 22, 23 de transferencia de calor. El producto líquido se aplica a través del elemento 26 de filtro a la zona 28 de filtrado. Esto es estimulado por una diferencia de presión a través del elemento de filtro, causada por una cabeza hidrostática como resultado de la diferencia en el nivel entre la suspensión y el filtrado. El nivel 34 del filtrado se mantiene constante mediante la posición vertical de la posición 33 horizontal de la tubería 31 de salida. El movimiento turbulento de la suspensión ayuda a evitar el desarrollo de cualquier torta de filtro y tiende a evitar que el elemento 26 de filtro quede obstruido con partículas de catalizador causando con ello fluctuación u oscilaciones en la presión a través del elemento 26 de filtro donde la válvula 36 se deja abierta. Los productos gaseosos y cualesquiera otros gases reactivos que no han hecho reacción se retiran a través de la salida 19. Cualquier desarrollo del gas por arriba del filtrado en el espacio 29 se evita mediante la presencia del tubo 38 de comunicación . La sección 13 de filtración puede ser desatascada ya sea mediante un gas adecuado tal como gas de síntesis o un líquido adecuado tal como el producto purificado, abriendo la válvula 37 y cerrando las válvulas 335 y 39. Esto forza el fluido de desatascamiento hacia atrás a través del elemento 26 de filtro. Durante la operación normal, una porción del catalizador se remueve y se reemplaza ya sea por un catalizador nuevo o regenerado. Por razones de claridad, el aparato para este propósito no ha sido mostrado en la Figura 2 aunque se entenderá que cualquier sistema normal para hacerlo puede emplearse . Preferiblemente, el alojamiento rodea de manera circunferencial el barco de reactor por lo menos en una porción de la extensión de barco de vapor. El elemento de filtro puede, como se indica en la Figura 2, proporcionarse mediante una porción de la pared de barco de reactor que se compone de un material de filtro. En una modalidad alternativa, el elemento de filtro se ubica fuera del barco y el barco es discontinuo en la región del elemento de filtro. En una modalidad alternativa, el elemento de filtro se ubica fuera del barco y el barco es discontinuo en la región del elemento de filtro. En otra alternativa, el elemento de filtro se ubica dentro del barco y el alojamiento está constituido por una porción de la pared del barco.

Preferiblemente, una comunicación de fluido existe entre el volumen del gas por arriba de la parte de suspensión y un volumen de gas por arriba del f ilt rado . La comunicación entre el espacio por arriba de la suspensión en la zona de reacción y el espacio por arriba del filtrado por arriba de la zona de filtrado evita el desarrollo de diferencias de presión excesivas a aquella correspondiente a la presión hidrostática. La comunicación puede realizarse convenientemente a través de un tubo que se extiende entre la parte superior de la zona de reacción y la parte superior de la zona de filtrado y abriéndose a cada una. Preferiblemente, el tubo que conecta los dos volúmenes de gas está dispuesto para facilitar el escape de cualquier gas que se acumula en la porción superior de la zona de f i 11 rado . Preferiblemente, la amplitud o magnitud de la fluctuaciones u oscilaciones en la diferencia de presión a través del elemento de filtro es aproximadamente la misma magnitud o mayor que el valor medio de la diferencia de presión estática. Preferiblemente la diferencia de presión media a través del elemento de filtro se mantendrá a un nivel bastante bajo, típicamente menor que 6 mbar (600 Pa) . Si la diferencia de presión media es por " debajo de un valor crítico (por ejemplo 6 mbar) , el filtro se autolimpia. El valor de fluctuación de presión puede ser del orden de la diferencia de presión, por ejemplo de 10 a 200% de la diferencia de presión. El valor real de la diferencia de presión puede ser de 1 a 100 mbar, preferiblemente 2 a 50 mbar. Los medios para introducir los reactivos o componentes gaseosos pueden comprenden cualesquiera medios adecuados tales como una placa de tapa de burbuja, una pluralidad de boquillas, una placa de frita, etc., preferiblemente ubicadas en la parte inferior del barco de reacción. Para una descripción más detallada del reactor SBCR, se hace referencia a la solicitud de patente internacional No. PCT/N094 /00023 , que se incorpora en la presente por referencia. También se hacen referencia a las solicitudes de patente internacional Nos. PCT/N093 / 00030 y PCT/NO 93 / 00031.

Instalación de la planta sobre una unidad FPSO El proceso de la invención es particularmente útil en una planta ubicada a bordo de una así llamada unidad FPSO (FPSO = "Producción, Almacenamiento y Descarga Flotante") , que puede ser un barco construido y equipado para carga/descarga de hidrocarburos en los pozos de producción de gas y petróleo en mar adentro, almacenamiento y tales hidrocarburos, y producción, primeramente conversión y elevación de grado de los hidrocarburos producidos desde los pozos. En una serie de solicitudes de patente y de patentes, los solicitantes han mostrado y descrito barcos del tipo antes descrito, que en la presente se designas barcos MST (MST = "Petrolero de Vaivén de Propósitos Múltiples") . Un barco de este tipo es particularmente adecuado como un vehículo para una planta para efectuar el proceso de la invención y permitirá la utilización del grado más alto posible de la flexibilidad y el potencial de integración de tal planta . Un barco tal como el antes mencionado se muestra esquemáticamente en una vista lateral en la Figura 3. En el extremo posterior del barco se dispone un espacio 40 receptor abierto descendente sumergido para la recepción de una boya 41 • submarina, y una flecha 42 de servicio se extiende entre el espacio 40 receptor y la cubierta 43 del barco. La disposición esta diseñada de tal manera que una boya sumergida para carga/descarga de hidrocarburos puede ser extraída y asegurada en el espacio receptor, como se muestra y se describe más explícitamente en las solicitudes de patente internacional PCT/N092 / 00053 , PCT/N092 / 00054 y PCT/N092 /00055 , y además de manera que pueda ser extraída y asegurada una boya que se adapta para cooperar con una unidad de eslabón giratorio dispuesta en el extremo inferior de la flecha, en el uso del barco como un barco de producción, como se muestra y se describe más explícitamente en EP 93913638, NO 922043 y No 922045. Se hace referencia en la presente a tales solicitudes, para una descripción adicional de las modalidades tópicas. Tal como aparece, la timonera 44 del barco se coloca cerca del arco 45 del barco, y además el cuarto de máquinas 46 con su maquinaria principal eléctrica a diesel se coloca bajo la timonera. La flecha 42 de servicio, que se extiende entre la boya 41 y la cubierta 43 del barco, se coloca justo detrás de la timonera, de tal manera que la ripulación que va a descender a la flecha, estará • en sotavento detrás de la timonera. Por arriba de la boya se muestra dispuesto un múltiple/eslabón giratorio 47 de carga para conexión a la boya 41, y también una tubería conectora con una válvula 48 de tubería de petróleo. Además, se muestran medios 49 de monitoreo, por ejemplo cámaras de TV, una cerradura 50 para cerrar la flecha 42 por arriba del espacio receptor, y medios de guías 51 para uso en conexión para la extracción de la boya. Sobre la cubierta se muestra además dispuesto un malacate 52 de polea, una unidad 53 de almacenamiento y una grúa 54 de servicio para uso en conexión con el mantenimiento. En el arco del barco está dispuesto un par de hélices 45 de arco. El equipo de proceso para procesar el petróleo se monta sobre correderas sobre la cubierta entre la parte delantera y posterior del barco. La corriente de pozo que se produce en el yacimiento, y que se lleva al barco a través de las tuberías ascendentes desde el yacimiento y la boya 45 submarina, se separa aquí el agua, petróleo de gas. Este equipo se muestra en la forma de un numero de módulos 56 portátiles. Entre la parte delantera y posterior el barco contiene un número de comportamientos o tanques 48 de carga. En el área - posterior también se encuentra dispuesto un tascante 57 ensanchado . La Figura 4 es una vista perspectiva de un barco de producción que lleva una planta de acuerdo con la invención para la conversión de un gas natural asociado a un petróleo crudo sintético y/o cera. La planta se instala por detrás de una timonera 65 en la porción de arco del barco y detrás de cualquier espacio receptor presente (no se muestra) para la recepción de una boya de carga submarina . Los números 1, 2 y 3 de referencia muestran el mismo equipo de proceso que los números de referencia correspondientes a la Figura l, es decir, una unidad de absorción en donde se retira el azufre del gas natural, un reactor 2 de gas de síntesis, que consiste en un reformador autotérmico, y dos reactores 3 de columna de burbujeo de suspensión para efectuar la síntesis de Fischer-Tropsch. Una planta para la recuperación de hidrógeno desde parte del gas de síntesis se indica mediante 66, una planta de oxígeno para extraer oxígeno para alimentación al reactor térmico se indica mediante 67. El equipo de proceso 1, 2, 3, 66 y 67 así como otro equipo directamente conectado a la planta (sugerido en la Figura sin indicación de un número de referencia específica) se instalan sobre las construcciones 68 de corredera intercambiables normalizadas aseguradas a la cubierta del barco. Estas construcciones de corredera pueden retirarse con facilidad para liberar la cubierta del barco para otro uso . Un importante aspecto de una modalidad preferida de la planta de la invención es que la planta se adapta plenamente y se integra con la tecnología que forma la base del barco MST cuyo barco en una modalidad preferida llevará a la planta. Esto explica que el diseño y la construcción de la planta se adapte a las dimensiones de diseño del barco de producción para la instalación de módulos; es decir se adapta a la infraestructura del barco de producción, incluyendo por ejemplo un casillero de tubo central; y se adapta a los diversos sistemas que proporcionan agua de enfriamiento, vapor, oxígeno, etc. Además, la planta debe adaptarse de manera básica en forma óptima a la producción de petróleo en cualquier caso dado en particular a la cantidad de gas asociado producido y el grado de inyección de gas. Las ventajas logradas aí integrar la planta con los sistemas auxiliares a bordo de un barco de producción son entre otros que el gas no convertible desde la planta puede utilizarse para la producción de potencia eléctrica en un generador eléctrico, o para la producción de agua fresca a partir de agua marina. También es ventajoso que la cantidad relativamente de agua que se separa del producto desde los reactores FT, y que contiene ácido (por ejemplo ácido acético) y alcohol (por ejemplo metanol) , es útil para propósitos de inyección en el yacimiento. Una ventaja adicional es la disponibilidad accesible de agua marina para propósitos de enfriamiento. La planta de la invención adecuadamente tendrá una capacidad de producción en la escala de 420 a 21,000 bbl C5/días (53.5-2675 toneladas de C5/día) , correspondiendo a una alimentación de gas natural de 0.1 a 5.0 Mili. Sm3/día, preferiblemente una capacidad de producción en la escala de 2100 a 8400 bbl C5/día (267.5-1070 tons C5/día) correspondiendo a 0.5-2.0 Mili. Sm3 de gas natural por día. Un tamaño de planta de interés particular corresponderá a una capacidad de producción de aproximadamente 4200 bbl C5/día (aproximadamente 535 tons C5/día) correspondiendo a aproximadamente 1,0 Mili Sm3 de gas natural por día. El petróleo crudo sintético y/o cero obtenido como un producto desde la planta puede mezclarse con el petróleo crudo producido a partir del pozo o pozos y por lo tanto se embarca con el mismo. Alternativamente, el producto de la planta puede hacerse pasar a tanques de productos separados para la descarga separada desde el barco de producción y la comercial ización/ ref inación . Esto puede ser lucrativo en muchos casos, porque el producto obtenido a través del gas de síntesis producido en la planta por lo generalmente será superior al petróleo crudo convencional respecto a la calidad y propiedades, entre otras no contiene azufre. Por lo tanto, puede ser adecuado por ejemplo como un material de partida para la producción de combustible diesel de alto índice de cetano y diversos componentes de acite lubricante de alta calidad . Una ventaja adicional de la planta montada sobre correderas es que puede instalarse sobre medios anclados en tierra adecuados para la producción de petróleo crudo sintético en periodos en los que no se usa a bordo el barco de producción.

Las plantas similares que no se adaptan al barco MST pueden ser útiles sobre barcos dedicados, sobre instalaciones mar adentro permanentes, o en lugares en la costa en donde por ejemplo puede ser de interés el gas que se encuentra lejano como un alimento para la planta. Más adelante se describe como un ejemplo de trabajo una modalidad simulada de la parte de Fischer-Tropsch del proceso de invención de una planta tal como se muestra en la Figura 2 y como se describe de manera general en la anterior.

Ejemplo de trabajo Por medio de un modelo de estimulación matemático para reactores de columna de burbujeo de suspensión (reactores SBCR) , desarrollado por los solicitantes y con base en los datos de inética de reacción para el catalizador que se describe más adelante y las correlaciones conocidas para la transferencia de masa y la hidrodinámica en las columnas de burbujeo de suspensión, se proporcionan datos para la operación de la parte de Fischer-Tropsch de una planta de la invención como se muestra en la Figura 2, comprendiendo dos reactores SBCR conectados en serie, con la remoción de agua condensada y C5 entre los reactores, para la producción de hidrocarburos líquidos (C5) a partir de un gas de síntesis.

En los reactores se uso un catalizador de cobalto-renio que contiene 20% de Co y 1% en peso de Re soportado sobre ?-Al203 El catalizador descrito en la patente de Estados Unidos No 4,801,573, se ha preparado mediante impregnación de ?-Al203 con una solución acuosa de Co ( 03 ) 2.6H20 y HRe04 de acuerdo con el método de humedad incipiente. Se introdujo un gas de síntesis de la composición dada en la Tabla 1 más adelante en el primero de los dos reactores conectados en serie (reactor 1) en una cantidad de aproximadamente 153,000 Sm3/h. La cantidad suministrada de gas de síntesis de relaciona con aproximadamente l Mili. Sm3/día de gas natural suministrado a la sección de reformador de la planta más el gas de síntesis recirculado desde el reactor 2 de SBCR. La composición de gas de síntesis es típica para un gas de síntesis a partir de gas lejano. Las condiciones de operación y los datos principales para los dos reactores 1 y 2 se dan en la Tabla 2 más adelante.

Las diversas corrientes de masa a y desde los Reactores 1 y 2 se dan en la Tabla 3. Se encontró que la conversión por pasos total de CO es 89%.

Tabla 1 Composición del sas de síntesis al reactor 1 Componente % molar H2 58.3 H20 0.3 CO 29.0 co2 11.6 N2 0.5 CH4 0.3 Tabla 2 Datos para los reactores con combustible en suspensión } Altura de la suspensión expandida ) En la entrada ) Valor medio ) Moles totales de CO convertido a C£ Moles totales de CO convertido Tabla 3 Corrientes --f- Masa (tnnsfh)

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso -para efectuarse mar adentro sobre un barco, una plataforma u otra instalación-para la conversión de un gas natural, en especial un gas natural asociado, a un petrolero crudo sintético y/o cera en dos etapas, en donde (1) el gas natural se convierte a un gas de síntesis que consiste en mezcla de monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrógeno en una unidad de gas de síntesis, y (2) el gas de síntesis se convierte a un gas de petróleo crudo sintético y/o cera en una síntesis de Fischer-Tropsch, caracterizado porque le gas de síntesis desde la etapa (1) para efectuar a cabo una síntesis de Fischer-Tropsch se introduce en una suspensión que consiste de productos líquidos, partículas de catalizador finamente divididas y gas de síntesis, en una zona de reacción en un reactor de columna de burbujeo de suspensión (reactor SBCR) en donde se efectúa una separación interna de los productos líquidos desde la parte restante de la suspensión.

2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el gas de síntesis desde la etapa (1), después del enfriamiento y la separación del agua se introduce en la parte inferior de la zona de reacción en el reactor de columna de burbujeo de suspensión, tal zona de reacción estando dispuesta para acomodar la suspensión que consiste de productos líquidos, partículas de catalizador finamente divididas, gas de síntesis suministrado, y para acomodar un volumen de gas por arriba de la fase de suspensión,- el producto líquido se separa de la parte restante de la suspensión por medio de una sección de filtración que incluye un alojamiento y un elemento de filtro que juntos definen una zona de filtrado que tiene una salida para el filtrado de producto, tal elemento de filtro estando dispuesto para estar en contacto con la suspensión en la zona de reacción; la comunicación de fluidos se establece entre en la zona y la porción de la zona de reacción que contiene el volumen de gas por arriba de la fase de suspensión; y se establece una diferencia de presión media a través del elemento de filtro.

3. Un proceso de conformidad con al reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la conversión del gas natural a un gas de síntesis en la etapa (1) se efectúa mediante oxidación parcial.

4. Una planta para la conversión de un gas na'tural, en especial una gas asociado, a un petróleo " crudo sintético y/o cera en dos etapas, en donde (1) el gas natural se convierte a un gas de síntesis que consiste de una mezcla de monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrógeno en una unidad de gas de síntesis, y (2) el gas de síntesis de la unidad se convierte a un petróleo crudo sintético y/o cera en una unidad de Fischer-Tropsch caracterizado porque la unidad de Fischer-Tropsch comprende uno o más reactores de columna de burbujeo de suspensión (reactores SBCR) cada uno comprendiendo una zona de reactor dispuesta para contener una suspensión que consiste de productos líquidos, partículas de catalizador finamente divididas y gas de síntesis, y el reactor o reactores está(n) dispuestos para la separación interna de productos líquidos de la parte restante de la suspensión.

5. Una planta de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque cada reactor de columna de burbujeo de suspensión comprende: un barco que define una zona de reacción dispuesta para acomodar la fase de suspensión como un volumen de gas por arriba de la fase de suspensión; medios para introducir el gas de síntesis en la fase de suspensión en la región inferior del barco; una sección de filtración dispuesto para separar productos líquidos de la fase de suspensión, incluyendo un alojamiento que por lo menos rodea parcialmente el barco, y un elemento de filtro que junto con tal alojamiento define una zona de filtrado que tiene una salida para el filtrado de producto, el elemento de filtro ha estado dispuesto para estar en contacto con la suspensión en la zona de suspensión; medios que establecen comunicación de fluido entre la zona de filtrado y aquella parte de la zona de reacción que durante el uso va a ser ocupada por el volumen de gas por arriba de la fase de suspensión; y medios para establecer una diferencia de presión media a través del elemento de filtro .

6. Una planta de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque se ubica sobre correderas que pueden asegurarse de manera intercambiable con facilidad a un barco, una plataforma mar adentro u otra instalación mar aden ro .

7. Una planta de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque se adapta para la instalación sobre un barco FPSO (FPSO "Producción, Almacenamiento y Descarga Flotantes") . RE SUMEN D E LA I NVENC I ÓN Un proceso para tratar una corriente de pozo producida desde un yacimiento petrolífero mar adentro, usando un barco que coopera con una boya submarina a la cual tanto el barco y las tuberías ascendentes desde el yacimiento se anclan. La corriente de pozo se hace pasar a una planta procesadora a bordo, en donde se separan uno de otro, el agua, el petróleo y el gas. El petróleo estabilizado o separado se almacena en tanques de almacenamiento, mientras que el gas separado se hace pasar a una planta de conversión a bordo para la conversión del gas a petróleo crudo sintético y/o cera. También se describe una planta que comprende tal planta procesadora y tal planta de conversión comprendiendo por lo menos una unidad de gas de síntesis y una unidad de Fischer-Tropsch. La planta en su totalidad (planta procesadora y planta de conversión) se monta sobre correderas capaces de ser aseguradas de manera intercambiable con facilidad a la cubierta del barco. También se describe una planta de conversión como se mencionó, en donde la unidad de Fischer-Tropsch comprende por lo menos un reactor de columna de burbujeo de suspensión (reactor SBCR) que tiene una zona de reactor <-_" spues t a para contener una suspensión que consiste de productos líquidos, partículas de catalizador finamente divididas y gas de síntesis, cuyo reactor está dispuesto para la separación interna de productos líquidos desde la parte restante de la suspens ion .